2017年11月11日，由中国城市污水处理概念厂专家委员会、清华大学环境学院主办，江苏省（宜兴）环保产业技术研究院、北京金控数据技术股份有限公司承办的污水处理未来自动化国际研讨会在清华大学环境学院报告厅举行。

    来自ICA领域的近200位高校、企业代表集聚一堂，启发与描绘未来污水处理厂自动化领域自控的设备仪表控制，系统模型等前景，一同探讨自动化技术在污水处理领域的应用与发展。

    作为“中国城市污水处理概念厂”系列活动，研讨会邀请到了包括国际上ICA（污水系统的仪表、控制和自动化）的创始人古斯塔夫•奥尔森教授在内的6位专家就污水处理自动化领域发表深度报告。

    研讨会由清华大学环境学院公共研究平台主任邱勇主持。本次活动还得到了IWA国际水协会、清华大学环境学院绿色基础设施研究中心、中持水务股份有限公司、江苏省环保装备产业技术创新中心、《给水排水》、水世界的大力支持。

    来自瑞典王国隆德大学的荣誉教授古斯塔夫•奥尔森教授以“智能化水处理-ICA技术发展的40年”为题，从物质流、能量流及信息流三个维度介绍了ICA技术。

    奥尔森教授以三个问题带领听众进入ICA设置的场景，即为什么要使水处理更加智能化？如何达到这个目标？需要什么条件？他通过对ICA技术40年历程的回顾，指出ICA的内涵包括五个方面的内容。第一，它研究的是随时间变化的动态系统；第二，系统存在进水的负荷扰动；第三，系统需要在线传感器进行实时监控；第四，利用反馈信息来提高工艺性能；第五，系统可控。

    作为ICA的创始人，奥尔森教授参与并见证了水处理自动化的发展历程，他本人就是一部水处理自动化的历史，曾任《水科学与技术》杂志的主编、IWA(世界水协会)委员会主席，同时也是清华大学环境学院的客座教授，可以说是一个水处理自动化的传奇。奥尔森教授指出，目前科技的进步为ICA技术的发展创造了可能性，主要体现在仪器化的发展和测量仪器本身的发展；执行器的发展；计算机的发展使得数据收集不再是限制条件；动态模型和控制方法的发展使得人们可以理解多种多样的工艺；教育的发展培养了能够执行ICA技术的工程师；污水厂的设计灵活性在不断地提高等方面，这些条件都使ICA技术的实施具有更好的可行性。此外，社会的需求推动了ICA技术的进一步发展，主要包括：监管的要求，排水指标不断提高；能量效率提高；营养物质回收；热量回收；生物质燃气产气及对于扰动或动态变化的恢复能力需求。

    奥尔森教授认为，从普通化到智能化水质监测传感器的使用以及监测仪表网络的实施能够对仪表的数据进行融合，可以在通过互联网能够在一些普遍意义上的控制平台里，看到所有仪表的数据和相关信息。对监测得到的数据进行判断分析，能够为运行人员提供决策支持。目前集成设计和控制工具的使用，以及计算机海量的存储能力和运算能力，为ICA的发展提供了支持。因此，当前ICA面临的挑战是如何实现水资源的管理和控制的智慧化可持续发展。而在将来新的高效的水处理工具和技术，会带来大量的数据和有用的信息，从而催生新的应用，这也是ICA技术的巨大挑战。

    最后，奥尔森教授提出对ICA技术未来发展的愿望。一是能够在本地测量生态系统的状态；二是在饮用水中能够实现在线测量微生物学指标及微量污染物指标。同时，在系统分析领域，奥尔森教授希望将来可以开发简易的并不需要专家参与的动力学模拟的工具，优化管理工具，并实现自然资产的审计，对环境水等进行定价。奥尔森教授同时建议决策者要用可持续发展的眼光和全方位的视角。在对污水处理厂设计设施时，要综合考虑各方需求，同时要对整个水的循环系统做管理。

    “对于污水处理企业来说，自动化主要是三方面的作用：安全性、经济性、稳定性。”清华大学环境学院施汉昌教授则主要以监测仪器角度，分享了污水处理厂未来自动化与监测技术的发展。他从污水处理厂未来自动化的需求、污水处理厂自动化监测环节、适应污水处理厂自动化的监测技术发展、未来展望四个方面进行了分享。仪器化、控制化和自动化是水处理自动化技术发展的三个阶段，而ICA的技术核心是检测仪器、数学模型和过程控制系统。

    “污水处理厂未来自动化，最高境界大概就是无人值守的污水处理厂。”施汉昌教授说，从中国污水处理行业整体看，无人值守污水处理厂并非不可实现，但有很长的路要走，需要衡量其必要性和适用范围。实现无人值守，要有良好的污水收集与输送系统、合理优化的污水处理厂工艺设计、合理优化的污水处理厂设备选型与配置、高质量的污水处理设施与运行管理、高质量的监测仪器仪表、高水平的自动控制系统等条件。

    施汉昌教授长期从事水处理的理论与技术研究，在废水生物处理的反应器、反应动力学和生物传感器方面积累了大量的研究成果和经验。施汉昌教授同时分享了污水处理的自动指控与仪器化，并指出从COD去除，到氮磷去除、地表水标准、节能降耗、低碳运行等，污水处理随着标准的提高，需求也在不断增多。施汉昌教授指出，从自控的发展来讲，应在已有基础上发展一些非常规的监测技术，如通过光学法、化学法等，可以实现更有效、更经济。

    最后，施汉昌教授对污水处理厂的未来自动化与监测技术进行了展望。他说，不管自控技术还是监测仪器，都是多技术来源的交叉融合。随着新材料、物理、化学技术的发展，都促进了监测仪器的发展。信息化将催生智能化的仪器，人工智能与传感器小型化都将推动虚拟仪器的发展。另外，随着仪器的小型化，精密加工、微流体技术的发展，也将有效降低成本和运行费用。
施汉昌教授指出，无论从监测技术展还是污水自动化来讲，都有非常大的发展空间。总体来说，按照目前国家水环境情况和需求，污水处理厂自动化与监测技术差距还是非常大的。在原有标准法的基础上，一些非常规的智能化仪器将成为未来趋势。

    作为“数矿”的创建者，杨斌和他所创办的金控数据团队利用云计算、物联网等先进技术，以互联网与传统水务行业相结合，为行业提供智慧供水、智慧排水、水环境监测、智慧环保和智能装备整体解决方案，搭建行业大数据平台，提供以数据为核心的工业互联网云平台服务。

    随着中国城市污水处理概念厂的推出，智慧水厂的概念也逐渐在污水处理领域深入人心，即用智能技术来代替现在的管理人员和专家，实现污水处理厂的无人值守。

    杨斌说，智慧工厂是现代工厂信息化发展的新阶段，智慧水厂是在数字化工厂的基础上，利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务；掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据，以及合理的生产计划编排与生产进度，并加上绿色智能的手段和智能系统等新兴技术于一体，构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。

    目前，他们正在致力于水厂自动化2.0的推动，而真正的智慧水厂要到自动化3.0阶段。杨斌同时表达了他对污水处理自动化（3.0）的思考，“在2.0阶段，人是水厂不可分割的一部分，是重要的传感器；而在3.0阶段，算法是核心，人要向机器学习。”

    北京工商大学计算机与信息工程学院刘载文教授则从污水处理过程智能优化控制技术方面进行了分享，主要包括污水处理过程控制与优化问题以及污水处理过程中解决优化的方法，包括软测量方法、智能控制方法、优化控制方法等，并通过具体案例进行分享。刘载文教授还通过生物流化床智能控制系统对污水处理的抗绕控制方法进行阐述，并分享了能源管理系统。


    “工艺是污水处理厂的核心，ICA是污水处理厂的神经。”江苏省（宜兴）环保产业技术研究院总工陈珺以《智慧水务浪潮下的污水处理工艺发展》为主题进行了分享，并指出未来污水处理厂将向着更加密集性的方向发展，ICA将会发挥更加重要的角色，功能会更强大。

    哈西公司高级应用工程师雷斌则以《智能传感及控制技术助理污水工艺优化》为主题，介绍了分析技术、传感技术和自动化控制的结合。

    据悉，中国城市污水处理概念厂系列国际研讨会是由中国城市污水处理概念厂专家委员会发起，每期一个主题，邀请国内外该领域的专家学者，展示水处理的先进前沿技术及应用方向，并通过主旨发言和研讨碰撞智慧火花。自动化技术是工业发展的催化剂，也曾创造了许多工业“奇迹”。随着仪表控制及自动化在污水处理领域的广泛应用，其对于改进整个污水处理项目工艺，实现污水厂的优化运行。因此，本期研讨会围绕“污水处理未来自动化”为主题，希望帮助污水厂自动化相关从业者开拓视野、识别验证技术，并应用到污水处理的实际生产中。